繼電保護的可靠性研究

青海大學 趙辰陽

繼電保護的可靠性研究

青海大學 趙辰陽

繼電保護裝置是現代電力系統的重要組成部分，對于維護整個電力系統的穩定性和可靠性具有十分重要的作用意義。本文首先簡要介紹了繼電保護的基本內容，然后重點論述了繼電保護裝置在電力系統中的可靠性問題，最后就如何進一步提高繼電保護裝置的可靠性提出了幾點對策和措施。

繼電保護；電力系統；可靠性

1 引言

繼電保護是指電力系統中用來確保供電可靠性和保證電氣設備安全的裝置或設備，而不同的相互獨立的繼電保護裝置通過一定的方式連接起來就形成了繼電保護系統。從工作原理上來看，當電力系統中的一些元件出現諸如短路等異常情況時，繼電保護系統可以通過檢測電氣量的變化來出發相應的保護動作，從而有效地保障電力系統中的設備安全，提高整個電力系統的供電安全性。隨著當前我國電力系統建設的持續推進，電網規模不斷擴大，各種先進的智能化設備不斷增多，這一方面使得電網結構的復雜性得到了顯著提升，同時也對電網的安全性和可靠性提出了更高的要求。但是無論電網發展到什么程度和水平，其基本組成部分卻是保持相對不變的，而諸如線路、變壓器等基本裝置和設備的運行均離不開相應的繼電裝置。因此，任何時候和任何條件下，繼電保護都是電網發展一個不可忽視的作用方面。就繼電保護的可靠性來說，元件質量、技術水平和配置方案等因素都能夠對其產生直接而深遠的影響。一個優良的繼電保護系統要能夠在預定的條件下及時切除發生故障的線路和設備，并且不會對那些沒有故障線路的正常運行產生不必要的影響。這是對繼電保護系統對基本的要求，也是相關研究人員和技術人員在實踐中所不斷探索與改進的。

2 繼電保護裝置在電力系統中的可靠性問題

2.1 拒動可靠性和誤動可靠性

在工程技術上，可靠性一般被描述為一個元件、設備或者系統在預定時間內和規定條件下完成或者實現某一特定功能的能力。將可靠性的定義與繼電保護的功能結合起來，對于繼電保護的可靠性來說，就是當線路或者元件產生故障需要觸發繼電保護裝置時，對應的繼電保護裝置要及時產生所應有的動作；而對于那些處在正常運行狀態下的線路或者元件來說，繼電保護裝置不能夠產生任何不應該有的誤動作。從上述分析來看，影響繼電保護可靠性的因素主要存在于拒動和誤動這兩個方面，而這也是對電力系統運行造成嚴重危害的直接原因。對于拒動和誤動來說，它們所對于的原因和危害也是不盡相同的。但是從實際情況來看，某一繼電保護裝置拒動，其他相關的繼電保護裝置仍可能發揮效果，并在一定程度上減少整個電力系統的故障范圍和影響深度；而當某一繼電保護裝置做出誤動行為時，其對本該正常運行的電力系統產生的影響將是無法估計的。因此，盡可能地提高繼電保護裝置不誤動的可靠性就顯得更為重要一些。

2.2 繼電保護裝置的可靠性評價指標

繼電保護裝置可靠性評價指標是基于其不同工作狀態而言的。在實際研究和分析過程中，我們一般考慮繼電保護裝置的以下6種運行狀態：一是正常運行狀態，即繼電保護裝置性能完好，能夠按照計劃完成相應的保護工作；二是檢修狀態，即定期或者不定期地對繼電保護裝置進行維修和保養，使其保持性能優異和功能完備，并長期處于正常運行狀態；三是正常動作狀態，即當某一元件或者線路發生故障并正常出發繼電保護裝置，使否則順利發揮出其應有的功能和作用；四是拒動作狀態，即改動而不動；五是誤動作狀態，即不改動而動或者該動而亂動；六是故障維修狀態，即當繼電保護裝置本身發生故障時，對其進行維修時所處的狀態。

在對繼電保護裝置的可靠性進行衡量時，一般常用以下幾種衡量方法：一是用概念來衡量繼電保護裝置的可靠性，這里所說的概念是指繼電保護裝置在既定條件下完成規定功能的概念，是一個統計層面上的反映，并且隨著繼電保護裝置本身使用年限的增加，這種概念也是會隨之發生改變的，因此在實際工作和應用過程中，主要是指繼電保護裝置第一次故障前所具有的可靠性。二是用平均無故障時間（MTBF）來衡量繼電保護裝置的可靠性，即從繼電保護裝置開始使用到其發生故障所經歷的時間，也可以表述為繼電保護裝置兩次相鄰故障之間所經歷的時間。這種衡量方法在實際工作過程中應用較多，不僅可以用于那些不修復的繼電保護裝置或者系統，也可以用于那些可以修復的繼電保護裝置或者系統。三是用頻率作為參數來衡量繼電保護裝置的可靠性，即某一繼電保護裝置正確動作次數與總動作次數之比，結果為繼電保護裝置的正確動作頻率。這種衡量方式更為精細化一些，能夠較為客觀和準確地反映出某一繼電保護裝置的可靠性，但是往往需要大量統計數據作為支撐，并具有明顯的階段性特征。

3 提高繼電保護裝置可靠性的幾點措施

3.1 提高繼電保護系統的冗余性

這是較為簡單的一種措施，能夠在短時間內顯著地提升整個電力系統的可靠性。要滿足電力系統穩定和可靠的運行要求，就是要能夠在系統中某個元件或者線路發生故障時將其迅速切除，而為了提升電網中繼電保護系統處于正常運行狀態的概念，最簡單的做法就是設置和安裝多重繼電保護裝置，這些相互獨立的繼電保護裝置處于并列運行狀態，當其中某一個未能正常產生動作時，其余的繼電保護裝置能夠迅速產生響應，確保能夠迅速將故障元件或者線路隔離出來。在實際應用過程中，一般是采取兩套繼電保護裝置并列的方式，并且加裝相應的故障切除設備。需要說明的是，通過增加設備來提高繼電保護系統冗余性的方式，會不可避免地擴大整個電網系統的投入成本和規模，并且其僅能簡單地著眼于繼電保護裝置本身，對于整個電網的優化來說作用意義并不是很大。因此，在增加系統冗余性時，還要進一步考慮多重繼電保護裝置在功能和特性上的配合，綜合系統設計、元器件性能和參數設置等方面的因素，來全面提升繼電保護系統的可靠性程度。

3.2 強化繼電保護裝置管理工作質量

從實際工作情況來看，加強對于繼電保護系統設施設備的管理工作，不僅能夠有效地延長和提高各類元器件的使用壽命，還可以顯著地提升整個系統的正常運行時間和質量。因此，當前繼電保護裝置管理工作已經引起了相關領域從業人員的普遍認同和廣泛重視。總結來看，強化繼電保護裝置管理工作質量，主要從以下兩個方面入手：首先是要嚴把質量關，做好繼電保護系統的檢查驗收工作。由于繼電保護裝置對于電網運行起著非常基礎且十分重要的保護作用，在實際管理過程中，要結合電網設計和運行情況，制定出相應的繼電保護裝置質量措施，尤其是要強化檢查驗收環節的管理舉措。一方面，要在工程人員對繼電保護裝置完成相關調試之后，確定設備和施工是否達到預定的要求，是否已經足夠完善以確保電力系統能夠安全穩定地運行，并進行相應的開機自檢等環節檢查工作。另一方面要及時進行相應的試驗工作，包括繼電保護裝置的運行、檢修和開關合跳等試驗，在試驗過程中，要對試驗對象的各項性能數據進行全面記錄，以便在之后的運行和檢修過程中有據可查。其次是加強檢查維護，做好針對繼電保護裝置的各項巡視工作。在實際運行過程中，要時常關注繼電保護系統的運行狀態，重點查看線路是否松動、接點是否完好、保護壓板和自動裝置等方面，以期及時發現問題和隱患，并有針對性地做好各項預防工作，確保繼電保護裝置本身始終處于完好狀態，從而有效地提升整個電網系統運行的可靠性程度。

3.3 提高相關崗位從業人員的能力素質

隨著我國電網系統的整體水平和智能化程度有了長足的進步和提高，一方面將人從繁重的勞動中解放出來，可以在相對舒適的環境下來從事管理和調試工作，但同時也對相關從業人員的能力素質提出了更高的要求。以之前相比，雖然人直接參與繼電保護系統運行監控和管理工作的程度有所下降，但是人對于繼電保護系統的可靠性卻產生了越來越重要的影響。因此，在當前的發展和應用背景下，著力強化相關從業人員的能力和素質也是提升繼電保護體系可能性水平的一個重要方面。一是努力完善相關崗位從業人員的知識結構，設備和技術的更新直接推動著人員知識結構的發展，要積極鼓勵工作人員學習和掌握最新的繼電保護裝置工作原理和操作方法，切實摒棄傳統的落后思想理念，嚴格按照最新的要求來進一步正規日常管理和維護工作，防止由于個人的操作失誤對整個電網系統的運行造成不利影響。其次是要嚴格考核評價機制，要定期對從業人員進行業務考核，一方面促進其及時學習和掌握先進的技術和理念，切實滿足日常工作的要求；同時，對于那些不能滿足崗位能力要求的從業人員，要及時調離工作崗位，從源頭上消除可能存在的潛在風險，防止設備出現問題需要人為干預時，得不到及時有效地解決。電網運行是一個影響面很廣的工作，任何人為的差錯和疏忽都能夠導致十分嚴重的后果，因此要求工作人員的能力素質必須絕對過硬。

4 結論

隨著電力在國民經濟和人們生活中的地位作用日益突出，電網系統的穩定安全運行也顯得越來越重要，而繼電保護系統的可靠性直接影響甚至決定著整個電網系統的運行質量。在這種背景下，我們一方面要積極地學習國內外先進的技術知識和管理理念，進一步充實和完善繼電保護系統技術水平和維護質量，制定出一套行之有效的管理和維護措施，并在實際工作過程中不斷發現問題和解決問題，以便使繼電保護系統更好地發揮出其應有的作用，最終促進整個電網系統的安全穩定運行。

[1]羅泳,李永麗,李仲青,周澤昕．考慮隱性故障的繼電保護系統可靠性分析及評估[J]．電力系統保護與控制,2014(01)．

[2]王丁． 提高繼電保護運行可靠性的技術措施探討[J]．科技傳播,2013(15)．

[3]潘萬鵬,房艷．繼電保護可靠性及其風險評估研究[J]．黑龍江科學,2013(12)．

[4]李宗昌,周廣云．淺談提高繼電保護可靠性的措施[J]．科技與企業,2013(16)．